利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法及固体表面平坦化设备技术

通过气体团簇离子束照射降低存在于固体表面中的划痕或者类似的表面粗糙。利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法包括用气体团簇离子束照射固体表面的照射过程。该照射过程包括引起来自多个方向的团簇与固体表面上被气体团簇离子束照射的至少这些区域（点）碰撞的步骤。通过其中团簇的分散方向关于束中心发散的气体团簇离子束来进行对这些点的来自多个方向的团簇碰撞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用气体团簇离子束照射的固体表面平坦化方法以及 固体表面平坦化设备。
技术介绍
为了使电子器件等的表面平坦化，已经开发了各种气相反应方法并且这 些气相反应方法已经被实际使用。例如，专利文献1中揭示的基板表面平坦化方法通过利用以小角度导向基板表面的Ar (氩)的单原子或者单分子离 子来溅射而使基板表面平坦化。近来，利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法已经引起了关注，因 为其可以大大降低表面粗糙度而不严重损坏表面。例如，专利文献2揭示了 通过采用气体团簇离子束照射固体表面来降低表面粗糙度的方法。在这个方 法中，导向工件(固体)的气体团簇离子在气体团簇离子与工件碰撞时分解。 在此工艺中，形成团簇的原子或者分子与形成工件的原子或者分子之间发生 多体碰撞，而引起关于工件表面(固体表面)在横向方向的明显运动。结果， 工件表面被横向切割。这种现象被称为横向溅射。粒子关于工件表面在横向 方向的运动主要切割从表面凸出的部分，实施超精确的抛光从而制作原子级 的光滑表面。在气体团簇离子束中，离子的能量低于常规离子刻蚀中的离子能量。换 言之，形成团簇的单个原子或者分子具有较低的能量。这使得所需要的超精 确抛光成为可能，并且不损伤工件表面。利用气体团簇离子束的固体表面平 坦化的一个优点是对工件表面的损坏少于由专利文献1所揭示的离子刻蚀 引起的损坏。在利用气体团簇离子束的固体表面平坦化中，通常认为团簇离子束应该 以与工件表面大致垂直的方向来照射工件表面。这个角度可以最大限度地利 用通过上述横向溅射使表面平坦化的效果。专利文献2揭示了曲面等可以根据表面条件沿倾斜方向照射，但是没有提及这样的倾斜照射的效果。因此，专利文献2暗示了固体表面的大致垂直照射对于表面平坦化是最有效的。专利文献3揭示了利用气体团簇离子束的固体表面平坦化的另一个实 例。然而，专利文献3没有描述表面平坦化与气体团簇离子束和固体表面形 成的角度之间的关系。因为该描述指明采用横向溅射的效果，所以可以推断 与专利文献2—样，专利文献3示出垂直照射的数据。非专利文献1也包括利用气体团簇离子束照射的固体表面平坦化的报 道。在该文献中，Toyoda等报道了通过用Ar团簇离子照射诸如Cu、 SiC和 GaN的材料的表面来降低表面粗糙度。该表面用气体团簇离子束以大致直角 照射。非专利文献2描述了在用气体团簇离子束以各种照射角度照射固体表面 时固体表面粗糙度的改变。当以直角照射固体表面时，照射角度被表示为90 度(下面将用符号。表示角度)。当该表面被横向照射时，照射角度被表示 为0。。该文献揭示了表明表面被刻蚀的速度的溅射速率通过垂直照射被最大 化，并且蚀刻速率随着照射角度的减小而减小。表面粗糙度和照射角度之间 的关系通过在不同照射角度90。、 75°、 60°、 45。和30。的实验观察。根据该 文献，表面粗糙度随着照射角度的减小而增加。没有进行照射角度小于30。 的实验。可能是预想这样的试验是没用的。近来发现通过将气体团簇离子束照射相对于固体表面的角度降低到低 于30。来大大降低固体表面的粗糙度(参考专利文献4)。这种技术利用倾 斜照射的效果，并且平坦化机制不同于常规横向溅射。专利文献4描述了在 利用气体团簇离子束照射固体表面中使用多个照射角度。在专利文献4中， 连续以不同角度实施照射。专利文献1:日本专利申请公开No. H7-58089专利文献2:日本专利申请公开No. H8-120470专利文献3:日本专利申请公开No. H8-293483专利文献4: WO2005/031838非专利文献1: Jpn. J. Appl. Phys" Vol.41 (2002), pp. 4287-4290 非专利文献2: Materials Science and Engineering R 34 (2001), pp. 231-295
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在专利文献1所揭示的平坦化方法中，通过发射Ar(氩)气等的离子束实 施溅射，且凸出部分优先从固体表面被切除。尽管平坦化被实施到特定水平， 但是照射能量必须保持在100eV左右以下从而抑制对固体表面的损坏。在这 样的情况中，极小的离子电流不能提供实用的溅射速率。而且，专利文献l 中揭示的平坦化方法具有严重的问题如果固体表面具有亚微米(O.lpm到 lpm)到微米()am)的宽度和高度的划痕或者其他表面粗糙，则几乎不可 能被平坦化。如专利文献2、 3和4以及非专利文献1和2中所公开，基于利用大致 垂直的气体团簇离子束照射的横向溅射的平坦化方法也具有严重的问题如 果固体表面具有亚微米到微米的宽度和高度的划痕或者类似的表面粗糙，则 几乎不可能被平坦化。由于上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种通过气体团簇离子束照射 可以降低固体表面中类似划痕的表面粗糙的固体表面平坦化方法和设备。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术利用气体团簇离子束平坦化固体表面的方法 包括用气体团簇离子束照射固体表面的照射步骤，该照射步骤包括引起团簇 从多个方向与固体表面上被气体团簇离子束照射的至少一区域(点)碰撞的 工艺。基于来自多个方向的团簇与该点的碰撞，各个团簇在不同方向进行溅射。来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以通过其中团簇的飞行方向关于 束的中心发散的气体团簇离子束的照射来实施。优选地，该气体团簇离子束 是关于束的中心随机发散角度至少为2°的气体团簇离子束。通过将其中团簇的飞行方向发散的气体团簇离子束发射到固体表面上， 团簇变得更容易从多个方向与该点碰撞。来自多个方向的团簇与点的碰撞也可以通过在移动固体的同时发射气 体团簇离子束而实施。通过在固体移动的同时照射气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该 点石並撞。来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以在旋转固体的同时发射气体团簇离子束实施。通过在固体旋转的同时照射气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该 点碰撞。可以通过发射气体团簇离子束而保持由气体团簇离子束与固体表面的 法线所成的照射角度不一致来实施来自多个方向的团簇与该点的碰撞。通过发射气体团簇离子束而保持气体团簇离子束与固体表面的法线所 成的照射角度不一致，产生利用横向溅射或者倾斜照射引起的附加的平坦化 效果。来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以通过发射多个气体团簇离子束实施。通过发射多个气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该点碰撞。 为了解决上述问题，根据本专利技术的用于利用气体团簇离子束使固体表面 平坦化的固体表面平坦化设备包括束设定装置，用于将气体团簇离子束设定为相对于束的中心以至少2°的角度随机发散；气体团簇离子束发射装置， 将气体团簇离子束发射到固体表面上；以及用于移动固体的装置和/或用于旋 转固体的装置。可以包括多个气体团簇离子束发射装置。 本专利技术的效果根据本专利技术，通过使团簇从多个方向与作为气体团簇离子束照射区域的 点碰撞，溅射由各个团簇在不同的方向进行。在该工艺中，可以降低固体表 面中的划痕或者类似的表面粗糙。附图说明图1A是示出固体表面如何通过横向溅射被平坦化的示意图； 图1B是示出利用横向溅射不能使具有类似于划痕的凹陷的固体表面平 坦化的示意图；图2A是示出在线-间隔图案结构中线的顶部附近，由GCIB照射引起物 质转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，包括用所述气体团簇离子束照射所述固体表面的照射步骤，其中　所述照射步骤包括使来自多个方向的团簇与所述固体表面上被所述气体团簇离子束照射的至少一区域（点）碰撞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤明伸，铃木晃子，伊曼纽尔布雷尔，松尾二郎，瀬木利夫，
申请(专利权)人：日本航空电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]